一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置及方法，该装置包括荧光免疫试纸条、荧光检测仪器。所述荧光免疫试纸条由PVC底板、样本垫、硝酸纤维素膜(NC膜)和吸水垫组成；所述荧光检测仪器由智能手机、顶板、暗室、仪器底板、透镜、滤光片、滤光片卡槽、紫外LED、LED支架、电源以及电源充电电路组成。所述荧光检测仪器后方设有插槽，顶板上设有智能手机卡槽，荧光免疫试纸条从所述插槽插入，智能手机从所述手机卡槽处插入，由智能手机对试纸条拍照，并对采集到的图像进行分析处理。本发明专利技术对BNP的检测限为0.03ng/mL，检测范围为0.1～7.5ng/mL；对NT

A multi parameter detection device and method of heart failure markers based on smart phone

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及免疫传感器、生物免疫技术、纳米材料、图像处理等领域，具体涉及一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置及方法。

技术介绍

[0002]量子点(Quantum dots，QDs)作为一种新型的荧光标记材料，因其发射光谱可调、斯托克位移大、光稳定性强、具有较宽的激发谱和较窄的发射谱、生物相容性好、荧光寿命长等优点，被广泛应用于提高免疫层析法的检测灵敏度上。量子点微球(Quantum
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dot submicrobeads，QBs)通过将大量的量子点包裹于聚合物微球中，使得荧光强度进一步提高，且由于包有聚合物外壳，进一步增强了QBs的光学及溶液稳定性，因此常作为抗体标记物用于荧光免疫检测中。免疫层析技术是现如今广泛使用的一种即时检测技术，常规的以胶体金为标记物的免疫层析方法虽然具有快速、使用简单等优点，但其检测灵敏度低，在定量检测的应用上有一定限制。因此新型的荧光标记物(如QBs等)成为免疫层析方法定量检测的首选标记物之一。
[0003]为满足对病原体、生物毒素等的快速、即时、现场检测和分析，越来越多基于移动平台的便携式检测方法被提出。随着智能手机性能的发展，尤其是手机摄像头的快速发展，使用手机摄像头也能够采集高分辨率、高适应性的图像。目前针对血液中心脏疾病标志物的检测和分析通常使用大型全自动生化分析仪，这种仪器体积庞大、造价昂贵而且需专业人员操作，无法满足即时、现场检测的需求。因此结合荧光免疫层析技术和智能手机可以构成一种成本低廉、操作便捷的荧光免疫检测系统，且能够满足同时检测多种血液标志物的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测荧光定量试纸条及仪器。针对现有技术的不足，本专利技术能够实现对三种心力衰竭血液标志物BNP、NT
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proBNP、ST2的同时定量检测，且实现了低成本、便携式、即时检测。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，该装置包括荧光免疫试纸条和荧光检测仪器，荧光免疫试纸条包括：样本垫、硝酸纤维素膜(NC膜)、吸水垫和PVC底板；其中，PVC底板位于底层，样本垫、NC膜、吸水垫依次粘贴于PVC底板上；荧光检测仪器包括：智能手机、顶板、暗室、仪器底板、透镜、滤光片、滤光片卡槽、紫外LED、LED支架、电源和电源充电电路；其中，仪器底板上开有试纸条插槽，荧光免疫试纸条可通过该插槽固定在仪器底板上；暗室中间具有隔板，将暗室分为两个区域，其中左侧为电源、电路区域，右侧为检测区域；顶板外侧具有智能手机卡槽，智能手机通过该卡槽固定于顶板的外侧；顶板上开有圆孔，该圆孔与插入仪器底板的试纸条的检测区域对应；顶板内侧开有透镜槽，透镜通过该透镜槽固定于顶板内侧，用于调整拍照焦距；滤光片卡槽固定于顶板内侧，滤光片可通过该滤光片卡槽固定于仪器内部；两个LED支架分别
位于滤光片卡槽的上下两侧，两个紫外LED通过LED支架固定于顶板上，其导线穿过暗室隔板的开孔与电源、电路区域的电路板连接；智能手机摄像头、顶板圆孔、透镜、透镜槽、滤光片、滤光片槽的中心共轴，LED发出的光直接照射至试纸条的检测区域，检测区域的图像经过滤光片、透镜和顶板上的圆孔，通过智能手机摄像头进行采集，并对图像进行处理得出检测结果。
[0006]进一步地，PVC底板为3mm*60mm的PVC(聚氯乙烯)板，样本垫为3mm*22mm的玻璃纤维垫，硝酸纤维素膜的尺寸为3mm*25mm，吸水垫的尺寸为3mm*16mm。
[0007]进一步地，样本垫事先浸泡于样本垫预处理液中，在4℃下过夜；取出后烘干备用。预处理后的样本垫、硝酸纤维素膜、吸水垫依次交叠粘贴于PVC底板上，样本垫与硝酸纤维素膜的交界处和吸水垫与硝酸纤维素膜的交界处有1mm～2mm的重叠。样本垫预处理液的制备方法如下：在去离子水中加入1M Tris(pH 8.0)至终浓度为20mM，再在其中溶解质量分数1％的PVP K
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30、1％的BSA以及体积分数1％的Tween
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20。
[0008]进一步地，硝酸纤维素膜(NC膜)上的检测区域包含三条检测线和一条质控线；其中，三条检测线上分别包被有BNP、NT
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proBNP、ST2的捕获抗体，记为AntiBNP
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mAb1、AntiNT
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proBNP
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mAb1、AntiST2
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mAb1，质控线上包被有羊抗鼠二抗。
[0009]进一步地，顶板上开有的圆孔尺寸为10mm*10mm；透镜的直径为12.7mm；滤光片为直径25mm的550nm长波通滤光片；顶板内侧开有的透镜槽直径为13mm；滤光片槽的尺寸为30mm*30mm。
[0010]进一步地，暗室中间存在隔板，隔板上开有两个长方形孔，紫外LED的导线通过长方形孔连接至暗室另一端的供电电路。
[0011]本专利技术还提供了一种基于所述装置的心衰标志物多参数检测方法，该方法包括以下步骤：
[0012](1)获取图像感兴趣区域的荧光强度值，包括以下子步骤：
[0013](1.1)将原图像进行分割，子图像包含完整的试纸条检测区域，子图像的大小为n*m像素点；
[0014](1.2)将子图像转换至RGB颜色空间，并提取每个像素点的R通道分量；
[0015](1.3)对子图像中同一行的像素点的R通道值求平均值，得到一个n*1的数组A，将之作为试纸条检测区域荧光强度随竖直位置的变化关系；
[0016](2)确定用于检测的最佳标准曲线：配置若干浓度梯度的检测溶液，依次取35μL从试纸条的加样孔滴加到试纸条上，待其反应15min后，将试纸条从仪器背面的试纸条卡槽插入，紫外LED照射使试纸条的检测区域显色，使用智能手机采集每一种浓度下的试纸条图像，并对采集的图像进行处理，处理过程包括以下子步骤：
[0017](2.1)对每张采集的图像通过步骤(1)获取检测区域的荧光强度数组A；根据检测线与质控线的竖直位置，从A中取出完整包含每条线区域的检测线荧光强度数组T1、T2、T3和质控线荧光强度数组C；
[0018](2.2)取步骤(2.1)所获得的检测线、质控线区域荧光强度数组T1、T2、T3、C，分别计算出每个数组中元素的最大值t1、t2、t3、c作为每条线的荧光强度值，计算t1/c、t2/c、t3/c得到检测线与质控线荧光强度的比值I1、I2、I3；
[0019](2.3)基于上述处理过程，对每一个浓度的检测溶液，均能得到对应的检测线与质
控线荧光强度的比值I1、I2、I3，通过最小二乘法拟合曲线算法，分别拟合出三种标志物浓度与I1、I2、I3值的线性关系，得到标准曲线。
[0020](3)检测标志物浓度未知的样本溶液，检测过程包括以下子步骤：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，其特征在于，该装置包括荧光免疫试纸条和荧光检测仪器，荧光免疫试纸条包括：样本垫、硝酸纤维素膜(NC膜)、吸水垫和PVC底板；其中，PVC底板位于底层，样本垫、NC膜、吸水垫依次粘贴于PVC底板上；荧光检测仪器包括：智能手机、顶板、暗室、仪器底板、透镜、滤光片、滤光片卡槽、紫外LED、LED支架、电源和电源充电电路；其中，仪器底板上开有试纸条插槽，荧光免疫试纸条可通过该插槽固定在仪器底板上；暗室中间具有隔板，将暗室分为两个区域，其中左侧为电源、电路区域，右侧为检测区域；顶板外侧具有智能手机卡槽，智能手机通过该卡槽固定于顶板的外侧；顶板上开有圆孔，该圆孔与插入仪器底板的试纸条的检测区域对应；顶板内侧开有透镜槽，透镜通过该透镜槽固定于顶板内侧，用于调整拍照焦距；滤光片卡槽固定于顶板内侧，滤光片可通过该滤光片卡槽固定于仪器内部；两个LED支架分别位于滤光片卡槽的上下两侧，两个紫外LED通过LED支架固定于顶板上，其导线穿过暗室隔板的开孔与电源、电路区域的电路板连接；智能手机摄像头、顶板圆孔、透镜、透镜槽、滤光片、滤光片槽的中心共轴，LED发出的光直接照射至试纸条的检测区域，检测区域的图像经过滤光片、透镜和顶板上的圆孔，通过智能手机摄像头进行采集，并对图像进行处理得出检测结果。2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，其特征在于，PVC底板为3mm*60mm的PVC(聚氯乙烯)板，样本垫为3mm*22mm的玻璃纤维垫，硝酸纤维素膜的尺寸为3mm*25mm，吸水垫的尺寸为3mm*16mm。3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，其特征在于，样本垫事先浸泡于样本垫预处理液中，在4℃下过夜；取出后烘干备用。预处理后的样本垫、硝酸纤维素膜、吸水垫依次交叠粘贴于PVC底板上，样本垫与硝酸纤维素膜的交界处和吸水垫与硝酸纤维素膜的交界处有1mm～2mm的重叠。样本垫预处理液的制备方法如下：在去离子水中加入1M Tris(pH 8.0)至终浓度为20mM，再在其中溶解质量分数1％的PVP K
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30、1％的BSA以及体积分数1％的Tween
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20。4.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，其特征在于，硝酸纤维素膜(NC膜)上的检测区域包含三条检测线和一条质控线；其中，三条检测线上分别包被有BNP、NT
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proBNP、ST2的捕获抗体，记为AntiBNP
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mAb1、AntiNT
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proBNP
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mAb1、AntiST2
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mAb1，质控线上包被有羊抗鼠二抗。5.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，其特征在于，顶板上开有的圆孔尺寸为10mm*10mm；透镜的直径为12.7mm；滤光片为直径25mm的550nm长波通滤光片；顶板内侧开有的透镜槽直径为13mm；滤光片槽的尺寸为30mm*30mm。6.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的心衰标志物多参数检测装置，其特征在于，暗室中间存在隔板，隔板上开有两个长方形孔，紫外LED的导线通过长方形孔连接至暗室另一端的供电电路。7.一种基于权利要求1
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6任一项所述装置的心衰标志物多参数检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)获取图像感兴趣区域的荧光强度值，包括以下子步骤：(1.1)将原图像进行分割，子图像包含完整的试纸条检测区域，子图像的大小为n*m像素点；(1.2)将子图像转换至RGB颜色空间，并提取每个像素点的R通道分量；
(1.3)对子图像中同一行的像素点的R通道值求平均值，得到一个n*1的数组A，将之作为试纸条检测区域荧光强度随竖直位置的变化关系；(2)确定用于检测的最佳标准曲线：配置若干浓度梯度的检测溶液，依次取35μL从试纸条的加样孔滴加到试纸条上，待其反应15min后，将试纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，李丰恒，刘鑫，孔留兵，万浩，
申请(专利权)人：浙江大学滨江研究院，
类型：发明
国别省市：